Abstract The middle atmosphere temperature trend and solar cycle have been studied with long-term ground-based and satellite datasets and/or model simulations. Single satellite observations for middle atmosphere temperature are not long enough (less than 2 solar cycles) to derive long-term trend and solar cycle effects with great confidence. Using a nearly 30-year dataset merged from the Halogen Occultation Experiment (HALOE) observations between 1991 and 2005 and the Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry (SABER) observations between 2002 and 2019, we study the long-term trend and solar cycle in the middle atmosphere temperature between 45°S and 45°N. The cooling trend is significant below 75 km with a maximum value of ∼ -1.2 K/decade near 60–70 km in the southern hemisphere (SH) tropical and subtropical region. The SH cooling trend is larger than its counterpart in the northern hemisphere (NH). The trend derived from the SABER only dataset is ∼1.5 times smaller than that derived from the merged dataset, which is consistent with the upper stratospheric ozone recovery after 1995. The positive temperature response to the 11-year solar cycle is ∼1 K/100 solar flux units (sfu) in the upper stratosphere and lower mesosphere and increase to more than 2 K/100 sfu in the upper mesosphere of the middle latitudes. The temperature responses show clear hemispheric asymmetry with stronger responses below 70 km but weaker above in the SH than those in the NH. This is likely related to hemispheric asymmetry of wave activities induced by indirect solar radiation.

中文翻译：

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从合并的 HALOE 和 SABRE 数据集揭示中层大气温度的长期趋势和太阳周期

摘要 已经使用长期地基和卫星数据集和/或模型模拟研究了中层大气温度趋势和太阳周期。单颗卫星对中层大气温度的观测时间不够长（少于 2 个太阳周期），无法以极大的信心推导出长期趋势和太阳周期效应。使用从 1991 年至 2005 年的卤素掩星实验 (HALOE) 观测和 2002 年至 2019 年使用宽带发射辐射测量 (SABER) 观测的大气探测合并的近 30 年数据集，我们研究了长期趋势和太阳周期在 45°S 和 45°N 之间的中间大气温度中。降温趋势在 75 公里以下显着，在南半球 (SH) 热带和亚热带地区 60-70 公里附近，最大值约为 -1.2 K/十年。SH 冷却趋势大于北半球 (NH) 的冷却趋势。来自 SABRE only 数据集的趋势比来自合并数据集的趋势小约 1.5 倍，这与 1995 年后平流层上层臭氧恢复一致。 对 11 年太阳周期的正温度响应为 ∼1 K/100平流层上部和中间层下部的太阳通量单位 (sfu) 增加到中纬度上部中间层的 2 K/100 sfu 以上。温度响应显示出明显的半球不对称性，在 70 km 以下响应更强，但在 SH 上方比 NH 弱。这可能与由间接太阳辐射引起的波活动的半球不对称有关。来自 SABRE only 数据集的趋势比来自合并数据集的趋势小 1.5 倍，这与 1995 年后平流层上层臭氧恢复一致。 对 11 年太阳周期的正温度响应为 ∼1 K/100平流层上部和中间层下部的太阳通量单位 (sfu) 增加到中纬度上部中间层的 2 K/100 sfu 以上。温度响应显示出明显的半球不对称性，在 70 km 以下响应更强，但在 SH 上方比 NH 弱。这可能与由间接太阳辐射引起的波活动的半球不对称有关。来自 SABRE only 数据集的趋势比来自合并数据集的趋势小 1.5 倍，这与 1995 年后平流层上层臭氧恢复一致。 对 11 年太阳周期的正温度响应为 ∼1 K/100平流层上部和中间层下部的太阳通量单位 (sfu) 增加到中纬度上部中间层的 2 K/100 sfu 以上。温度响应显示出明显的半球不对称性，在 70 km 以下响应更强，但在 SH 上方比 NH 弱。这可能与由间接太阳辐射引起的波活动的半球不对称有关。对 11 年太阳活动周期的正温度响应在平流层上层和中层下层约为 1 K/100 太阳通量单位（sfu），在中纬度的中层上层增加到 2 K/100 sfu 以上。温度响应显示出明显的半球不对称性，在 70 km 以下响应更强，但在 SH 上方比 NH 弱。这可能与由间接太阳辐射引起的波活动的半球不对称有关。对 11 年太阳活动周期的正温度响应在平流层上层和中层下层约为 1 K/100 太阳通量单位（sfu），在中纬度的中层上层增加到 2 K/100 sfu 以上。温度响应显示出明显的半球不对称性，在 70 km 以下响应更强，但在 SH 上方比 NH 弱。这可能与由间接太阳辐射引起的波活动的半球不对称有关。